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基于無人機的傾斜攝影及三維影像建模方案

一、方案概述

  傾斜攝影技(jì )術是國(guó)際測繪遙感領域新(xīn)興發展起來的一項高新(xīn)技(jì )術,融合了傳統的航空攝影和近景測量技(jì )術,颠覆了以往正射影像隻能(néng)從垂直角度拍攝的局限,通過在同一飛行平台上搭載多(duō)台傳感器,同時從垂直、前視、左視、右視與後視共5個不同的角度采集影像。其中(zhōng),垂直攝影影像,可(kě)經過傳統航空攝影測量技(jì )術處理(lǐ),制作(zuò)4D(DEM、DOM、DLG與DRG)産(chǎn)品;前視、左視、右視與後視4個傾斜攝影影像,傾斜角度在15°~45°之間,可(kě)用(yòng)于獲取地物(wù)側面豐富的紋理(lǐ)信息。
  通過高效自動化的三維建模技(jì )術,快速構建具(jù)有(yǒu)準确地物(wù)地理(lǐ)位置信息的真三維空間場景,直觀地掌握目标區(qū)域内地形地貌與所有(yǒu)建築物(wù)的細節特征,可(kě)為(wèi)電(diàn)力和水利工(gōng)程建設、地質(zhì)災害應急指揮等提供現勢、詳盡、精(jīng)确、逼真的空間基礎地理(lǐ)信息數據支持和公(gōng)共服務(wù)。


二、方案描述

       基于無人機的傾斜攝影及三維影像建模方案以大範圍、高精(jīng)度、高清晰的方式全面感知複雜場景,通過高效的數據采集設備及專業的數據處理(lǐ)流程生成的數據成果直觀反映地物(wù)的外觀、位置、高度等屬性,為(wèi)真實效果和測繪級精(jīng)度提供保證。同時有(yǒu)效提升模型的生産(chǎn)效率,采用(yòng)人工(gōng)建模方式一兩年才能(néng)完成的一個中(zhōng)小(xiǎo)城市建模工(gōng)作(zuò),通過傾斜攝影建模方式隻需要三至五個月時間即可(kě)完成,大大降低了三維模型數據采集的經濟代價和時間代價。


三、方案組成

      基于無人機的傾斜攝影及三維影像建模方案由數據獲取系統、數據處理(lǐ)系統、數據應用(yòng)系統3個系統構成。 

      數據獲取系統:MD4-100四旋翼無人機+5鏡頭傾斜攝影相機(代理(lǐ)産(chǎn)品)

      國(guó)内外傾斜攝影測量市場,工(gōng)藝設計及理(lǐ)念比較先進,搭載MD4-100四旋翼無人機的傾斜攝影相機是生産(chǎn)效率高、生産(chǎn)方式靈活、機動快速的航攝相機,完全能(néng)夠滿足傾斜影像數據的快速獲取。四旋翼無人飛行器是一種能(néng)夠垂直起降的多(duō)旋翼飛行器。系統采用(yòng)模塊化多(duō)核設計,通過采集回來的陀螺儀、加速度計、GPS位置、方向傳感器、高度傳感器等信息進行姿态檢測和控制,采用(yòng)四個無刷電(diàn)機作(zuò)為(wèi)動力引擎,并通過四個高精(jīng)電(diàn)調進行速度控制,從而實現穩定飛行與自動駕駛飛行功能(néng),完成多(duō)種任務(wù)。四旋翼無人飛行器内設有(yǒu)黑匣子,能(néng)記錄飛行器執行任務(wù)時的所有(yǒu)數據并實時下傳到地面控制站。四旋翼系統是由全碳纖維的機體(tǐ)機構、地面站系統及軟件、模塊化的機載設備、自動駕駛系統和其它外部設備構成。與無人機配套的是索尼2010萬像素APS-C畫幅數碼相機x5,20mmF2.8定焦鏡頭x5,可(kě)地面遙控或自動控制同時拍照,5部相機一鍵同時開機,一鍵同時讀取輸出照片數據,全碳纖維結構專用(yòng)自穩雲台,用(yòng)于無人機傾斜攝影和快速三維建模。



 數據處理(lǐ)系統:Smart3Dcapture三維建模處理(lǐ)軟件(代理(lǐ)産(chǎn)品,但也可(kě)選擇國(guó)産(chǎn)自主産(chǎn)品)

       以傾斜影像為(wèi)主要數據源,利用(yòng)法國(guó)的Smart3DCapture實現智能(néng)化三維模型構建。Smart3DCapture是一套經過25年研發的、基于圖形運算單元GPU的快速三維場景運算軟件,它能(néng)無需人工(gōng)幹預地從簡單連續影像中(zhōng)生成最逼真的實景真三維場景模型。無需依賴昂貴且低效率的激光點雲掃描系統或POS定位系統,僅僅依靠簡單連續的二維影像,就能(néng)還原出最真實的實景真三維模型。不同于傳統技(jì )術僅僅依靠高程生成的缺少側面等結構的2.5維模型,Smart3DCapture ™可(kě)運算生成基于真實影像的超高密度點雲,并以此生成基于真實影像位紋理(lǐ)的高分(fēn)辨率實景真三維模型,對真實場景在原始影像分(fēn)辨率下的全要素級别的還原達到了無限接近真實的極緻。


 數據應用(yòng)系統:AtlasGloble二三維一體(tǐ)化展示系統(自主産(chǎn)品)

       ATLASGloble平台上對三維實景數據進行展示及管理(lǐ),實現三維數據可(kě)視化漫遊,多(duō)源數據融合及空間查詢統計分(fēn)析等。愛特拉斯科(kē)技(jì )自主研發具(jù)有(yǒu)完全自主産(chǎn)權的二三維一體(tǐ)化展示系統産(chǎn)品,重點攻克“空間分(fēn)析多(duō)維性、業務(wù)模型時态性、事件仿真虛拟性”相融合的技(jì )術,真正實現了“物(wù)聯網前端感知、應用(yòng)時态分(fēn)析、管理(lǐ)虛拟仿真、多(duō)維GIS空間分(fēn)析”一體(tǐ)化的GIS可(kě)視化應用(yòng)創新(xīn)模式,真正将三維的發展帶入了多(duō)維GIS時代。





四、方案特點

>>MD4-1000四旋翼無人機的傾斜攝影相機是生産(chǎn)效率高、生産(chǎn)方式靈活、機動快速的航攝相機,完全能(néng)夠滿足傾斜影像數據的快速獲取;

>>法國(guó)Acute3D公(gōng)司Smart3DCapture實現智能(néng)化三維模型構建,它能(néng)無需人工(gōng)幹預地從簡單連續影像中(zhōng)生成最逼真的實景真三維場景模型;

>>AtlasGloble二三維一體(tǐ)化展示系統對海量、多(duō)源、多(duō)尺度的三維空間數據,進行無級、無縫、全空間的三維可(kě)視化浏覽,以及三維場景下的查詢定位、漫遊飛行、空間分(fēn)析等應用(yòng)操作(zuò)。


五、應用(yòng)領域

       随着計算機處理(lǐ)能(néng)力大幅提升,傾斜攝影測量加速普及, 在房産(chǎn)、國(guó)土、城管、智慧城市、規劃、水利、能(néng)源開采等行業領域的應用(yòng)有(yǒu)更大的發展。